機(jī)器人用減速機(jī)噪聲的成因及解決辦法
傳統(tǒng)衡量減速機(jī)性能的三個(gè)主要因素是:負(fù)載能力、疲勞壽命和運(yùn)轉(zhuǎn)精度往往忽略了傳動(dòng)噪音。隨著ISO14000、ISO18000兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的相繼頒布控制日本RV減速機(jī)傳動(dòng)噪音這一因素的重要性日趨明顯工業(yè)發(fā)展與需求對(duì)日本RV減速機(jī)的傳動(dòng)誤差要求更為嚴(yán)格對(duì)噪聲控制的要求也越來(lái)越高。目前日本RV減速機(jī)噪音形成因素大致可從內(nèi)、外嚙合齒輪的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用維護(hù)等幾個(gè)方面進(jìn)行分析。
設(shè)計(jì)原因及對(duì)策
1.日本RV減速機(jī)內(nèi)部齒輪精度等級(jí)設(shè)計(jì)日本RV減速機(jī)時(shí)設(shè)計(jì)者往往從經(jīng)濟(jì)因素考慮盡可能比較經(jīng)濟(jì)的確定齒輪精度等級(jí)忽略精度等級(jí)是齒輪產(chǎn)生噪聲與側(cè)隙的標(biāo)記。美國(guó)齒輪制造協(xié)會(huì)曾通過(guò)大量的齒輪研究確定高精度等級(jí)齒輪比低精度等級(jí)齒輪產(chǎn)生的噪聲要小的多。因此在條件允許的情況下應(yīng)盡可能提高齒輪的精度等級(jí)既能減少傳動(dòng)誤差又可減小噪聲。
2.日本RV減速機(jī)內(nèi)部齒輪寬度在日本RV減速機(jī)傳動(dòng)空間允許時(shí)增加齒輪寬度可以減少恒定扭矩下的單位負(fù)荷。降低輪齒撓曲減少噪聲激勵(lì)從而降低傳動(dòng)噪聲。德國(guó)H奧帕茲的研究表明扭矩恒定時(shí)小齒寬比大齒寬噪聲曲線梯度高。同時(shí)增長(zhǎng)齒輪寬度還能加大齒輪的承載能力提高日本RV減速機(jī)的承載力矩。
3.日本RV減速機(jī)內(nèi)部齒輪的齒距和壓力角小齒距能保證有較多的輪齒同時(shí)接觸齒輪重疊增多減少單個(gè)齒輪撓曲降低傳動(dòng)噪聲提高傳動(dòng)精度。較小的壓力角由于齒輪接觸角和橫向重疊比都比較大因此運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲小、精度高。
4.日本RV減速機(jī)內(nèi)部齒輪變位系數(shù)選擇正確合理選擇變位系數(shù)不但可以湊合中心距避免齒輪根切保證滿(mǎn)足同心條件改善齒輪的傳動(dòng)性能和提高其承載能力及提高齒輪的使用壽命還可以有效控制側(cè)隙、溫升與噪聲。在閉式齒輪傳動(dòng)中對(duì)與硬齒面硬度350HBS的齒輪其主要失效形式是齒根疲勞折斷這種齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)一般是按彎曲疲勞強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行的在選擇變位系數(shù)時(shí)應(yīng)保證使相嚙合的輪齒具有相等的彎曲強(qiáng)度。對(duì)與軟齒面硬度350HBS的齒輪其主要失效形式是疲勞點(diǎn)蝕這種齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)一般是按接觸疲勞強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行的在選擇變位系數(shù)時(shí)應(yīng)保證使盡可能大的接觸疲勞強(qiáng)度與疲勞壽命。合理選擇變位系數(shù)的限制條件有:①保證被切齒輪不發(fā)生根切②保證齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性重合度必須大于1一般要求大于1.2③保證齒頂有一定厚度④一對(duì)齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)如果一輪齒頂?shù)臐u開(kāi)線與另一輪齒根的過(guò)渡曲線接觸由于過(guò)渡曲線不是漸開(kāi)線故兩齒廓在接觸點(diǎn)的公法線不能通過(guò)固定的節(jié)點(diǎn)因而引起傳動(dòng)比的變化還可能使兩輪卡住不動(dòng)這種過(guò)渡曲線干涉在選擇變位系數(shù)時(shí)必須避免。
5.日本RV減速機(jī)內(nèi)部齒輪齒形修整修緣和修根和齒頂?shù)菇菍X頂?shù)凝X形切削成比正確的漸開(kāi)曲線略呈凸形。當(dāng)齒輪齒面受外力產(chǎn)生變形時(shí)可以避免對(duì)與之嚙合的齒輪產(chǎn)生干涉并且可以降低噪音延長(zhǎng)齒輪壽命。要注意不能修整過(guò)量過(guò)量修整等于增加了齒形誤差將對(duì)嚙合產(chǎn)生不良影響。
6.齒輪聲輻射特征分析在選擇用不同結(jié)構(gòu)形式的齒輪時(shí)對(duì)其特定結(jié)構(gòu)建立聲輻射模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲進(jìn)行預(yù)先評(píng)估。以便根據(jù)使用者的不同要求使用場(chǎng)所是否無(wú)人操作是否在城區(qū)內(nèi)地上、地下建筑物有無(wú)特定要求是否有噪聲防護(hù)或無(wú)其他特定要求去滿(mǎn)足。
7.日本RV減速機(jī)動(dòng)力源運(yùn)轉(zhuǎn)速度根據(jù)在不同轉(zhuǎn)速條件下對(duì)日本RV減速機(jī)的試驗(yàn)表明隨著日本RV減速機(jī)輸入轉(zhuǎn)速的增加噪聲也將增大。
8.日本RV減速機(jī)箱體結(jié)構(gòu)形式試驗(yàn)研究表明采用圓筒形箱體對(duì)減震有利在其他條件相同的情況下圓筒形箱體比其它類(lèi)型箱體噪聲級(jí)平均低5dB。對(duì)日本RV減速機(jī)箱體進(jìn)行共振測(cè)試找出共振位置增加適當(dāng)?shù)慕顥l板可以提高箱體的剛度減少箱體的振動(dòng)實(shí)現(xiàn)降噪。多級(jí)傳動(dòng)時(shí)要求瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化盡量小以保證傳動(dòng)平穩(wěn)沖擊及振動(dòng)小噪聲低。
制造原因及對(duì)策
1.日本RV減速機(jī)內(nèi)部齒輪誤差影響齒輪制造過(guò)程齒形誤差、基節(jié)偏差、齒向誤差和齒圈徑向跳動(dòng)誤差是導(dǎo)致行星日本RV減速機(jī)傳動(dòng)噪聲的主要誤差。也是控制行星日本RV減速機(jī)傳動(dòng)效率的一個(gè)問(wèn)題點(diǎn)。現(xiàn)以齒形誤差與齒向誤差做簡(jiǎn)單說(shuō)明。齒形誤差小、齒面粗糙度小的齒輪在相同試驗(yàn)條件下其噪聲比普通齒輪要小10dB。齒距誤差小的齒輪在相同試驗(yàn)條件下其噪聲級(jí)比普通齒輪要小612dB。但如果有齒距誤差存在負(fù)載對(duì)齒輪噪聲的影響將會(huì)減少。齒向誤差將導(dǎo)致傳動(dòng)功率不是全齒寬傳遞接觸區(qū)轉(zhuǎn)向齒的這端面或那個(gè)端面因局部受力增大輪齒撓曲導(dǎo)致噪聲級(jí)提高。但在高負(fù)載時(shí)齒變形可以部分彌補(bǔ)齒向誤差。
2.裝配同心度和動(dòng)平衡裝配不同心將導(dǎo)致軸系運(yùn)轉(zhuǎn)的不平衡且由于齒論嚙合半邊松半邊緊共同導(dǎo)致噪聲加劇。高精度齒輪傳動(dòng)裝配時(shí)的不平衡將嚴(yán)重影響傳動(dòng)系統(tǒng)精度。
3.日本RV減速機(jī)內(nèi)部齒面硬度隨著齒輪硬齒面技術(shù)的發(fā)展其承載能力大、體積小、重量輕、傳動(dòng)精度高等特點(diǎn)使其應(yīng)用領(lǐng)域日趨廣泛。但為獲得硬齒面采用的滲碳淬硬使齒輪產(chǎn)生變形導(dǎo)致齒輪傳動(dòng)噪聲增大壽命縮短。為減少噪聲需對(duì)齒面進(jìn)行精加工。目前除采用傳統(tǒng)的磨齒方法外又發(fā)展出一種硬齒面刮削方法通過(guò)修正齒頂和齒根或把主被動(dòng)輪的齒形都調(diào)小來(lái)減少齒輪嚙入與嚙出沖擊從而減少齒輪傳動(dòng)噪音。
4.日本RV減速機(jī)系統(tǒng)指標(biāo)檢定在裝配前零部件的加工精度及對(duì)零部件的選配方法*互換分組選配單件選配等將會(huì)影響到系統(tǒng)裝配后的精度等級(jí)其噪聲等級(jí)也在影響范圍之內(nèi)因此裝配后對(duì)系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢定或標(biāo)定對(duì)控制系統(tǒng)噪聲是很關(guān)鍵的。
安裝原因及對(duì)策
1.減振和阻斷措施日本RV減速機(jī)在安裝時(shí)應(yīng)盡量避免機(jī)身與基礎(chǔ)支撐及連接件之間發(fā)生共振產(chǎn)生噪聲。日本RV減速機(jī)內(nèi)部常常會(huì)發(fā)生一只或幾只齒輪在某些速度范圍內(nèi)產(chǎn)生共振除設(shè)計(jì)原因外與安裝時(shí)未經(jīng)空試揪出共振位置。并采取相應(yīng)減振或阻斷措施有直接關(guān)系。某些要求低傳動(dòng)噪聲和振動(dòng)的日本RV減速機(jī)應(yīng)選用高韌性高阻尼的基礎(chǔ)材料來(lái)減少噪聲和振動(dòng)的發(fā)生。
2.零部件幾何精度調(diào)整由于安裝時(shí)幾何精度未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求導(dǎo)致日本RV減速機(jī)零部件發(fā)生共振從而產(chǎn)生噪聲這就應(yīng)該在改善安裝工藝增加工裝保證裝配人員的整體素質(zhì)有直接關(guān)系。
3.零部件松動(dòng)在安裝時(shí)由于個(gè)別零部件的松動(dòng)如軸承預(yù)緊機(jī)構(gòu)軸系定位機(jī)構(gòu)等導(dǎo)致系統(tǒng)定位不準(zhǔn)非正常位置嚙合軸系移動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。這一系列需從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)出發(fā)盡量保證各機(jī)構(gòu)的聯(lián)接穩(wěn)定采用多種聯(lián)接方式。
4.傳動(dòng)部件損壞在安裝時(shí)由于不當(dāng)操作損傷傳動(dòng)部件導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)不準(zhǔn)確或運(yùn)動(dòng)失穩(wěn)高速運(yùn)動(dòng)部件由于受損導(dǎo)致油膜振動(dòng)人為造成運(yùn)動(dòng)件動(dòng)不平衡都產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。這些原因在安裝過(guò)程中都是必須注意和盡量避免的。對(duì)無(wú)法修復(fù)的損傷零部件必須予以更換以保證系統(tǒng)獲得穩(wěn)定的噪聲等級(jí)。
使用維護(hù)原因及對(duì)策
日本RV減速機(jī)的正確使用維護(hù)雖不能降低系統(tǒng)噪聲等級(jí)保證傳遞精度但卻能防止其指標(biāo)劣化增大使用壽命。
1.內(nèi)部清潔日本RV減速機(jī)內(nèi)部零件的清潔是保證其正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基本條件任何雜質(zhì)污物的進(jìn)入都將影響并損傷傳動(dòng)系統(tǒng)導(dǎo)致噪聲的產(chǎn)生。
2.工作溫度保證日本RV減速機(jī)正常的工作溫度避免零部件因過(guò)大的溫升產(chǎn)生變形確保齒輪正常嚙合從而防止噪聲的增大。
3.及時(shí)的潤(rùn)滑和正確使用油品不合理的潤(rùn)滑和錯(cuò)誤的使用潤(rùn)滑油脂都將對(duì)日本RV減速機(jī)產(chǎn)生不可估量的損害。高轉(zhuǎn)速時(shí)齒輪齒面摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱能潤(rùn)滑不當(dāng)將會(huì)導(dǎo)致輪齒的損傷影響精度噪聲亦會(huì)增大。設(shè)計(jì)時(shí)要求齒輪副有適當(dāng)?shù)拈g隙嚙合輪齒的非工作面間的間隙以補(bǔ)償熱變形與貯存潤(rùn)滑油脂。潤(rùn)滑油脂的正確使用和選擇可保證系統(tǒng)安全有效運(yùn)行延緩劣化趨勢(shì)穩(wěn)定噪聲等級(jí)。
4.日本RV減速機(jī)的正確使用正確使用日本RV減速機(jī)可以大限度地避免零部件的損傷及損壞保證穩(wěn)定的噪聲等級(jí)。日本RV減速機(jī)噪聲會(huì)隨負(fù)載的增加而增大所以應(yīng)在正常負(fù)載范圍內(nèi)使用。
5.定期維護(hù)與保養(yǎng)定期的維護(hù)保養(yǎng)換油更換已磨損零部件緊固件松動(dòng)部件清除內(nèi)部雜物調(diào)整各部件間隙至標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值檢定各項(xiàng)幾何精度等。可以提高日本RV減速機(jī)抵抗噪聲等級(jí)劣化能力維持穩(wěn)定的使用狀態(tài)。
結(jié)論
日本RV減速機(jī)傳動(dòng)噪聲控制是一個(gè)系統(tǒng)工程它涉及了傳動(dòng)系統(tǒng)齒輪、箱體、聯(lián)接件、軸承等設(shè)計(jì)制造安裝使用維護(hù)直至更新的全過(guò)程它不僅對(duì)設(shè)計(jì)者生產(chǎn)制造者也對(duì)安裝使用維護(hù)保養(yǎng)者提出了諸多要求上述任何環(huán)節(jié)未受到有效控制齒輪傳動(dòng)噪聲控制都將歸于失效。
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